[發明專利]一種高保水性復合型質子交換膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201911289784.3
• 申請日: 2019-12-14
• 公開（公告）號: CN112993353B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 郝金凱;邵志剛;張洪杰;呂波
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M8/1086
• 分類號: H01M8/1086;H01M8/1046
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 毛薇;李馨

1.一種高保水性復合型質子交換膜的制備方法，其特征在于，包括如下制備步驟：

(1)將聚合物水凝膠加入到有機溶劑中，混合并靜置后進行攪拌，得到分散液；

(2)向步驟(1)所得分散液中加入磺酸樹脂溶液，混合均勻，得到預制成膜液；

(3)采用一定的成膜方法，將步驟(2)所得預制成膜液制成厚度均勻的復合型質子交換膜；

(4)將制成的復合型質子交換膜放入烘干存儲箱內進行烘干處理，即得；

所述聚合物水凝膠為木質素磺酸鹽類水凝膠、丙烯酸類水凝膠、聚硅氧烷類水凝膠中的一種或兩種。

2.根據權利要求1所述的高保水性復合型質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、異丙醇中的至少一種；步驟(1)中聚合物水凝膠在有機溶劑中的質量百分比為5％～50％；步驟(1)中靜置的時間為5-10分鐘；攪拌的時間為0.5h-2.5h。

3.根據權利要求1所述的高保水性復合型質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述磺酸樹脂溶液，為全氟磺酸樹脂溶液，所述全氟磺酸樹脂溶液包括D520、D79或SS700C，所述磺酸樹脂溶液的濃度為5％-25％。

4.根據權利要求1所述的高保水性復合型質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述預制成膜液中聚合物水凝膠與磺酸樹脂的質量比為1：99～1：19。

5.根據權利要求1所述的高保水性復合型質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中的混合方式為超聲波法、機械攪拌法中的一種或兩種。

6.根據權利要求1所述的高保水性復合型質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述的成膜方法包括流延法、溶液澆鑄法、靜電紡絲法或超聲噴涂法。

7.根據權利要求1所述的高保水性復合型質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述的烘干溫度為60～100℃，時間為2～24h。

8.根據權利要求1所述的高保水性復合型質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所述的烘干存儲箱包括烘箱本體(1)和儲物柜(4)，所述烘箱本體(1)由烘干箱(11)和工作風機(12)組成，所述工作風機(12)設置于烘干箱(11)頂部，所述烘干箱(11)為無前、后兩個側面的立方體箱體，立方體箱體的前、后兩個側面設有開關門(6)，立方體箱體內部由若干平行排列的底板(8)分割成若干烘干腔(111)，每個烘干腔(111)的頂端均設有噴嘴(2)，每個烘干腔(111)的底端均設有加熱板，所述噴嘴(2)按照烘干腔(111)頂面長方形四個頂角和中心點位置設置；所述儲物柜(4)設于烘箱本體(1)未設置開關門(6)的兩個側面。

9.根據權利要求8所述的高保水性復合型質子交換膜的制備方法，其特征在于，所述噴嘴(2)為頭部扁狀，尾部圓柱形的結構，所述噴嘴(2)頭部垂直朝向底板(8)，噴嘴(2)尾部通過管路與工作風機(12)連接，工作風機(12)和加熱板均與溫控調節面板(7)電連接。

10.權利要求1-9中任一項所述的制備方法制備得到的高保水性復合型質子交換膜。